摘要：施工度汛是指从工程开工到竣工期间由围堰及未完建大坝坝体拦洪或围堰过水及未完建坝体过水，使永久建筑物不受洪水威胁、安全施工。施工度汛是保护跨年度施工的水利水电工程，在施工期间安全度过汛期而不遭受洪水损害的措施。
关键词：水利水电工程；施工度汛；计算模型
引言
水利水电工程、桥梁工程、河道港口工程等涉水工程施工可能遭遇洪水。洪水是一种随机不确定的水文现象，迄今人们对洪水变化规律认识还不深[1]。有关洪水的物理成因、时空分布、遭遇组合以及洪水波运动等都十分复杂，对洪水发生的地点、时间和量级常难以预测预报；另外，洪灾是由洪级和洪度两方面共同决定，洪级反应洪水大小，洪度表征洪水对某一地区影响强烈程度，由于洪水具有突发性和时变性，洪级和洪度往往难以确定。如果施工度汛标准太高，不仅增加导流费用，而且可能因其规模太大以致无法按期完成，造成工程施工进度的被动局面；反之，增加工程实体遭受洪水损毁的概率，从而导致返工现象增多，造成施工工期延误，严重时导致整个工程失事和下游人民生产财产损失。因此，如何制订科学合理的施工度汛方案对于涉水工程施工极其重要。
1施工度汛分类
（1）根据上游是否已建有水库，可分两种情况。当河流上游未建水库时，工程施工初期要靠围堰抗御天然洪水，即围堰挡水度汛。这种度汛形式使得施工围堰的设计标准高、投资大、工期长。
当上游有水库时，水库施工可以依靠上游水库拦蓄洪水的作用，削减施工期洪峰，即上游控泄条件下围堰挡水度汛。因此，围堰设计标准可以降低，投资小、工期短。汛期上游水库的调度应积极配合下游电站的施工，完全服从下游电站施工度汛的要求。
（2）根据施工的阶段不同，可以分为初期围堰度汛和中后期施工度汛两大类。初期围堰度汛，无论是不过水围堰或过水围堰，都有一定的设计洪水标准和安全措施。遇超标准洪水时，应采取临时度汛措施。度汛措施一般有：①针对不过水围堰，在堰顶加高子堰，提高挡水标准；②对于混凝土围堰，允许堰顶过水，但应考虑围堰过水时的稳定；③设置非常溢洪道，增大泄洪能力。
中后期施工度汛由大坝等永久建筑物承担，其度汛的泄流方式，应根据坝型、枢纽建筑物的布置、封孔蓄水时间及施工条件等统一考虑。
（3）根据坝型不同，可分为混凝土坝度汛和土石坝度汛。混凝土坝度汛，在坝体缺口高程较低时，呈淹没堰流，对建筑物一般不会造成破坏。当坝体缺口较高时，水流呈非淹没堰流或挑流形式，坝面可能产生负压、气蚀，对下游基础或其他建筑物可能造成冲刷破坏。应对坝体的稳定及应力进行验算，针对不同的问题，采取相应的防护措施。
土石坝度汛，因土石坝工程量一般都较大，即使采用临时断面挡水，有时也难达到拦洪高程，需要临时过水，通常采用填筑临时断面拦洪和开设坝体缺口泄洪等措施。
2度汛风险量化计算模型研究进程
水利水电工程是风险工程，在进行方案选择、设计优化和实施时，工程的度汛风险应作为一个重要的决策指标。所以，如何确定施工风险就显得十分重要。在度汛风险计算的方法上，由单纯考虑水文风险向综合考虑水文、水力和坝体填筑的不确定性风险发展。国内外不少学者在施工度汛风险分析方面做了很多探讨，提出一些度汛风险模型。
2.1调洪计算原理
度汛风险计算的目的是为了找出当一定防洪标准的设计洪水入库后能满足防洪要求的度汛高程，故施工度汛风险的计算涉及调洪计算原理。当洪水入库后，其运动是属于不稳定流。水库沿程的水位、流速和过水断面等均随时变化，可用圣维南方程组表示。由于圣维南方程组一般很难求得精确解的析解，实用中多采用瞬态法，直接差分法及特征线法等近似解法。调洪计算的实用方法可分为静库容法及动库容法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆静库容法假定库内流速趋近于零，库水面为水平的，即库容与坝前水位成单值函数关系，忽略动力方程对调洪的影响，将连续方程写成有限差的水量平衡方程并建立水库下泄流量与水库蓄水量之间的关系。动库容法指水库尾部地形开阔或回水尾端库水面曲线上翘显著，动库容（实际库水面与水平库面间的库容）不容忽视时，按不稳定流计算方法逐段进行洪水演算。这种方法的工作量很大，实际应用采用回水曲线法和近似法。
2.2度汛风险计算模型的发展
针对度汛风险计算模型求解困难这一问题，肖焕雄、王卓甫、Takbiri等基于随机点过程理论，提出了一些风险率模型，但模型中只考虑了洪水过程的不确定性，在实际工程中流量资料有限的情况下难以得到理想的结果，都可能导致高损失低概率与低损失高概率的计算结果相同。为此，晋良海等人应用分割多目标风险法（PMRM）给定分割概率，计算给定概率范围内的条件概率，得到多种风险函数，最后将这些风险函数加入到风险决策模型的目标函数中进行风险决策。
近年来，随着流域梯级水电站建设工程的不断推进，以一个开发主体进行流域梯级开发存在两座相邻水电站同时施工的情况，或上游已建水库工程，对相邻两电站组成的上下游施工度汛系统进行整体风险分析，对于节省导流工程投资规模，优化施工度汛方案，有重要的理论意义和实际价值。然而，上下游洪水在时空上有极大的相关性，使得度汛风险变得更加复杂，导致下游水电站遭遇的施工洪水更加难以估量，增加了风险计算的复杂性。
3研究方向
施工度汛作为工程建设过程中重要一环节，在很多方面还有待改善和提升，防洪工程和区域防洪风险率的定量计算模式和方法的研究，包括大坝、堤防各种失效模式风险率的量化研究；适合我国国情的允许风险阈值的研究与确定，与现行规范的衔接问题；防洪系统的综合风险率评估和系统决策方法的研究等。
（1）洪水的洪级和洪度研究。度汛风险不仅要考虑水文、水力、坝体填筑、施工进度计划、上游已建水电站控泄和调度及施工导流系统与梯级电站的关联等因素的影响，还要考虑洪水的洪级与洪度。洪级反应洪水大小，洪度表征洪水对某一地区影响强烈程度，由于洪水具有易损性、脆弱性和不确定性，洪级和洪度往往难以确定。洪级和洪度是唯一量化洪水的标准，只有研究清楚洪级和洪度，才能从根本上认识洪水，解决施工度汛风险。
（2）施工度汛应急资源在线响应机制研究。洪水是一种随机的水文现象，洪水发生的地点、时间和量级常难以预测预报，是一个随机事件。考虑洪水的不确定性和施工应急资源的有限性，如何将超标洪水造成的损失降到最低是值得研究的问题。所以，采用动态博弈网络技术对应急资源进行优化配置和利用在线排序方法对有限的应急资源进行协同调度是十分必要的。
结语
施工度汛是水利水电等涉水工程建设的重要环节之一，关系到整个工程建设成败，具有很高的理论研究与工程实践价值。但施工度汛存在诸多不确定因素且因素间的关系复杂，度汛风险的量化分析与计算模型求解变得非常困难，近些年，国内外学者做了大量研究。综合已有文献，分别从施工度汛的分类、度汛标准、度汛风险量化计算模型研究进程和施工度汛经验这四大方面对其进行综述，并指出有待进一步研究的方向和内容。
参考文献
[1]李原园，（英）塞耶斯，沈福新．现代洪水风险管理[Ｍ]．北京：中国水利水电出版社，2012．
[2]谢小平，黄强，徐晨光，等．公伯峡水电站施工度汛方案风险分析[Ｊ]．水力发电学报，2005，24（6）：6－8，2９．
[3]田斌，戴会超，童富果．混凝土面板堆石坝施工度汛断面坝坡稳定性研究[Ｊ]．水利发电学报，2005，（2）：77－80．
[4]匙召君．公伯峡水电站施工度汛方案优化设计[Ｄ]．西安：西安理工大学，2002．
[5]张超，胡志根，刘全．基于Ｃｏｐｕｌａ－ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法的串联施工导流系统风险分析[Ｊ]．水力发电学报，2013，32（4）：46－50，56．
论文作者:陈嘉国
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/15
标签：洪水论文; 风险论文; 围堰论文; 库容论文; 水库论文; 模型论文; 下游论文; 《基层建设》2018年第17期论文;